DE4201640C1 - Nozzle for processing workpiece e.g. by laser beam - consists of nozzle body with sensor element of e.g. copper@ attached to insulating body for contactless measurement - Google Patents
Nozzle for processing workpiece e.g. by laser beam - consists of nozzle body with sensor element of e.g. copper@ attached to insulating body for contactless measurementInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Düse zur Bearbeitung eines Werkstücks gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Düse gehört be reits zum Stand der Technik (JP 21 37 686 A in: "Patents abstracts of Japan", 1990, Vol. 14/No. 375, Sec. M-1010) und enthältThe invention relates to a nozzle for machining a workpiece according to the preamble of claim 1. Such a nozzle belongs to be the state of the art (JP 21 37 686 A in: "Patents abstracts of Japan ", 1990, vol. 14 / no. 375, sec. M-1010) and contains
- - einen Düsenkörper,- a nozzle body,
- - ein an der Spitze des Düsenkörpers angeordnetes Sensorelement zur berührungslosen Messung beispielsweise des Abstands zwi schen ihm und dem Werkstück oder zur Prozeßkontrolle,- A sensor element arranged at the tip of the nozzle body for non-contact measurement, for example, the distance between him and the workpiece or for process control,
- - einen Signalleitungsanschluß,- a signal line connection,
- - einen weiteren Leitungsanschluß und - Another line connection and
- - eine erste Leitung, über die das Sensorelement mit dem Signallei tungsanschluß in Kontakt steht.- A first line through which the sensor element with the Signallei connection is in contact.
Wird die Düse fest mit einem Werkzeug verbunden, so ist es möglich, das Werkzeug relativ zum Werkstück zu positionieren, um das Werkstück in geeigneter Weise bearbeiten zu können. Die Positionierung erfolgt über ei ne Regeleinrichtung, die den gemessenen Abstand zwischen Sensorele ment und Werkstück als Istwert empfängt und die Lage der Düse in Ab hängigkeit eines Vergleichs des Istwertes mit einem vorgegebenen Sollwert steuert.If the nozzle is firmly connected to a tool, it is possible that Position tool relative to the workpiece to get the workpiece in to be able to work in a suitable manner. The positioning is done via egg ne control device, the measured distance between Sensorele ment and workpiece as actual value and the position of the nozzle in Ab dependency of a comparison of the actual value with a predetermined target value controls.
Das Werkzeug kann zum Beispiel eine Laserschneideinheit zur Erzeugung eines Laserstrahls sein, mit dem sich das Werkstück zerschneiden oder in sonstiger Weise behandeln läßt.The tool can, for example, be a laser cutting unit for production a laser beam with which the workpiece can be cut or cut otherwise treated.
Der Abstand zwischen dem Sensorelement und dem Werkstück wird auf kapazitivem Wege gemessen, wozu über den Signalleitungsanschluß und die erste Leitung eine Meßspannung an das Sensorelement angelegt wird. Über den weiteren Leitungsanschluß kann ein Schirmpotential an den Dü senkörper angelegt werden, um die Meßspannung gegenüber äußeren Ein flüssen zu schützen. Das Sensorelement ist gegenüber dem Düsenkörper elektrisch isoliert.The distance between the sensor element and the workpiece increases capacitively measured, for which purpose via the signal line connection and the first line a measuring voltage is applied to the sensor element. A shield potential can be connected to the Dü via the further line connection can be applied to the measuring voltage against external input to protect rivers. The sensor element is opposite the nozzle body electrically isolated.
Der Signalleitungsanschluß ist beispielsweise mit dem Innenleiter eines Koaxialkabels verbindbar, dessen äußerer Schirmleiter mit dem weiteren Leitungsanschluß verbindbar ist. Das andere Ende des Koaxialkabels ist mit einer Sensorelektronik verbunden, die zur Erzeugung der Meßspan nung dient, die eine Wechselspannung ist. Diese wechselformige Meß spannung wird an den Innenleiter des Koaxialkabels gelegt. Im Falle einer aktiven Schirmung gelangt die wechselformige Meßspannung auch an den Schirmleiter, z. B. über einen Kondensator und einen Verstärker mit dem Verstärkungsgrad V=1. The signal line connection is, for example, with the inner conductor Coaxial cable connectable, the outer shield conductor with the other Line connection is connectable. The other end of the coaxial cable is connected to a sensor electronics that are used to generate the measuring chip voltage, which is an AC voltage. This alternate measurement voltage is applied to the inner conductor of the coaxial cable. In case of a the alternating measuring voltage also reaches the active shielding Shield conductor, e.g. B. via a capacitor and an amplifier with the Gain level V = 1.
Beim Laserschneiden kann es vorkommen, daß sich durch Vibrationen während der Bearbeitung des Werkstückes das Sensorelement lockert, das die Spitze der Düse bildet und zum Beispiel aus Kupfer besteht. In die sem Fall kommt es zu einer schlechten Schnittqualität, und die Abstands regelung kann durch einen entstehenden Wackelkontakt instabil werden.Laser cutting can cause vibrations loosens the sensor element while machining the workpiece, that forms the tip of the nozzle and is made of copper, for example. In the In this case, the cut quality is poor, and the distance regulation can become unstable due to a loose contact.
Hat andererseits ein Bediener beim Wechsel des Düsenkörpers vergessen, die Sensorelektrode in die Spitze der Düse hineinzuschrauben, so können durch entstehende Spritzer bei der Bearbeitung des Werkstückes mit Hilfe eines Laserstrahls Schäden an der Fokussierungslinse auftreten, die am Düseneingang angeordnet ist. Außerdem ist ohne Sensorelektrode keine Abstandregelung möglich.On the other hand, if an operator forgot when changing the nozzle body, to screw the sensor electrode into the tip of the nozzle through splashes that occur when machining the workpiece with the help damage to the focusing lens that occurs on the Nozzle entrance is arranged. In addition, there is no sensor electrode Distance control possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Düse der eingangs genann ten Art so weiterzubilden, daß sich auf elektronischem Wege ein lockerer Sitz oder ein Fehlen des Sensorelements sicher erkennen lassen.The invention has for its object the nozzle of the beginning ten kind in such a way that a looser electronically Make sure that the seat or the absence of the sensor element can be recognized.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patent anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The solution to the problem is in the characterizing part of the patent claim 1 specified. Advantageous embodiments of the invention are can be found in the subclaims.
Die Düse nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daßThe nozzle according to the invention is characterized in that
- - das Sensorelement an einer im Abstand von der ersten Leitung lie genden Stelle mit einer zweiten Leitung in Kontakt steht und- The sensor element lie at a distance from the first line is in contact with a second line and
- - die zweite Leitung über einen Widerstand mit dem weiteren Leitungs anschluß verschaltet ist.- The second line via a resistor with the other line connection is connected.
Die Sensorelektronik kann daher in einfacher Weise den Verbindungszu stand zwischen Sensorelement und Düsenkörper dadurch detektieren, daß sie überprüft, ob der Stromkreis zwischen der ersten Leitung und der zweiten Leitung mit Hilfe des Sensorelementes geschlossen ist oder nicht. Zu diesem Zweck kann sie einen Abfragestrom über den Innenleiter des Koaxialkabels, den Signalleitungsanschluß, die erste Leitung, das Sen sorelement, die zweite Leitung, den Widerstand, den weiteren Leitungsan schluß und zum Beispiel den Schirmleiter des Koaxialkabels schicken, derart, daß dieser Abfragestrom die wechselformige Meßspannung zur Er mittlung des Abstandes zwischen Sensorelement und Werkstück nicht be einflußt. Beispielsweise können wechselformige Meßspannung und Abfra gestrom periodisch nacheinander angelegt werden, oder es kann zur Er zeugung des Abfragestromes eine Abfrage-Gleichspannung der wechsel formigen Meßspannung überlagert werden. Dabei kann die Zeit, in der der Abfragestrom fließt, so weit ausgedehnt werden, daß auch Wackelkontak te zwischen Sensorelement und Düsenkörper sicher erkannt werden kön nen. Wird während der Abfragezeit eine Stromkreisunterbrechung detek tiert, so erzeugt die Sensorelektronik ein Fehler- bzw. Alarmsignal, das wenigstens zur Ausschaltung der Lasereinheit führt. Selbstverständlich läßt sich durch dieses Fehler- bzw. Alarmsignal auch die gesamte Anlage stillsetzen.The sensor electronics can therefore easily connect to detect the position between the sensor element and the nozzle body, that it checks whether the circuit between the first line and the second line is closed with the help of the sensor element or not. For this purpose, it can send a query stream via the inner conductor of the Coaxial cable, the signal line connection, the first line, the Sen sorelement, the second line, the resistance, the further line an and send, for example, the shield conductor of the coaxial cable, such that this interrogation current is the alternating measuring voltage to the Er averaging the distance between sensor element and workpiece influences. For example, alternating measuring voltage and Abfra current periodically be applied one after the other, or it can lead to Er generation of the interrogation current an interrogation DC voltage form measuring voltage are superimposed. The time in which the Interrogation stream flows, so far that wobble contact te between sensor element and nozzle body can be reliably recognized nen. If a circuit break is detected during the query time tiert, so the sensor electronics generates an error or alarm signal that at least leads to the laser unit being switched off. Of course the entire system can also be operated with this error or alarm signal stop.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält die Düse zu sätzlich einen Widerstand zwischen dem Signalleitungsanschluß und dem weiteren Leitungsanschluß.According to an advantageous development of the invention, the nozzle contains additionally a resistance between the signal line connection and the further line connection.
In diesem Fall lassen sich durch die Sensorelektronik zwei Fehlersignale erzeugen, und zwar durch Überwachung der Größe des Abfragestromes. Ist zum Beispiel die Düse nicht mit der Sensorelektronik verbunden, so kann überhaupt kein Abfragestrom fließen, was zu einem Fehlersignal führt, durch das die gesamte Anlage stillgesetzt wird. Ist dagegen die Düse mit der Sensorelektronik verbunden, fehlt jedoch das Sensorelement, oder liegt ein Wackelkontakt zwischen Sensorelement und Düsenkörper vor, so fließt der Abfragestrom nur durch den zwischen dem Signalleitungsan schluß und dem weiteren Leitungsanschluß geschalteten Widerstand, was zu einem weiteren Fehlersignal führt, durch das wenigstens die Laser schneideinheit ausgeschaltet wird, um sicher zu verhindern, daß zum Bei spiel aufgrund eines fehlenden Sensorelementes keine Beschädigung der Optik am Eingang der Düse durch Spritzer beim Laserschneiden auftritt.In this case, two error signals can be generated by the sensor electronics generate by monitoring the size of the query stream. For example, if the nozzle is not connected to the sensor electronics no query stream can flow at all, resulting in an error signal causes the entire plant to be shut down. In contrast, is the nozzle connected to the sensor electronics, however, the sensor element is missing, or there is a loose contact between the sensor element and the nozzle body, so the interrogation stream flows only through the between the signal line circuit and the further line connection switched resistance, what leads to a further error signal through which at least the laser cutting unit is switched off to safely prevent due to a missing sensor element, no damage to the Optics at the entrance to the nozzle due to splashes occurring during laser cutting.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Sensorele ment an der Spitze eines Isolationskörpers gehalten, der am Düsenkörper befestigt ist, wobei die erste und die zweite Leitung durch den Isolations körper hindurchgeführt sind. Dabei sind die erste und die zweite Leitung an der Spitze des Isolationskörpers zu Kontaktflächen erweitert. According to an advantageous embodiment of the invention, the sensor element is ment held at the tip of an insulation body, the nozzle body is attached, the first and the second line through the insulation body are passed through. Here are the first and second line expanded to contact surfaces at the tip of the insulation body.
Im Betriebszustand drückt das Sensorelement im allgemeinen fest gegen diese Kontaktflächen, so daß ein guter elektrischer Kontakt zwischen ih nen und dem Sensorelement vorliegt. Sobald sich jedoch das Sensorele ment infolge von Vibrationen bei der Werkstückbearbeitung auch nur ge ringfügig lockert, wird die elektrische Verbindung zwischen ihm und der ersten bzw. zweiten Leitung sofort unterbrochen, so daß sich ein derarti ger Fehlerzustand schnell detektieren läßt.In the operating state, the sensor element generally presses firmly these contact surfaces so that good electrical contact between them NEN and the sensor element is present. However, as soon as the sensor element ment due to vibrations during workpiece machining loosens slightly, the electrical connection between it and the first or second line immediately interrupted, so that such a can quickly detect the fault condition.
Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthalten die erste und die zweite Leitung im Bereich des Düsenkörpers jeweils einen isolierten, federnden Kontaktabschnitt, wobei diese Kontaktabschnitte gegen die entsprechenden Leitungsabschnitte drücken, die im Isolations körper verlaufen.According to another advantageous embodiment of the invention the first and the second line in the area of the nozzle body each one insulated, resilient contact section, these contact sections press against the corresponding line sections in the insulation body run.
Für ein und denselben Düsenkörper stehen häufig mehrere Sensorele mente zur Auswahl, die sich jeweils mit ihm über einen besonderen Isola tionskörper verbinden lassen. Mit dem Austausch der Sensorelemente ist daher auch ein Austausch der Isolationskörper verbunden, so daß für die sen Fall eine einwandfreie Leitungsverbindung zwischen den im Düsen körper und Isolationskörper verlaufenden Abschnitten von erster und zweiter Leitung sichergestellt sein muß. Hierfür sorgen die federnden Kon taktabschnitte, die im Düsenkörper isoliert und fest angeordnet sind.There are often several sensor elements for one and the same nozzle body elements to choose from, each with him about a special isola let connect body. With the replacement of the sensor elements therefore also an exchange of the insulation body connected, so that for the In this case, a perfect line connection between the in the nozzles body and insulating body extending sections from first and second line must be ensured. This is ensured by the resilient cones Clock sections, which are insulated and firmly arranged in the nozzle body.
Der Isolationskörper kann beispielsweise aus Keramik bestehen und an seiner Spitze ein Innengewinde aufweisen, in das das düsenformige Sen sorelement hineingeschraubt ist. Die erweiterten Kontaktflächen von er ster und zweiter Leitung können sich dabei auch an gegenüberliegenden Seiten dieses Innengewindes befinden. Möglich ist auch eine entsprechen de Versilberung der Stirnfläche des Keramikteils.The insulation body can for example consist of ceramic and on have an internal thread at its tip into which the nozzle-shaped Sen is screwed in. He's expanded contact areas ster and second line can also be on opposite Sides of this internal thread. A match is also possible de Silver plating of the end face of the ceramic part.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann das Sensorelement auch in das stirnseitige Ende einer oberflächenisolierten Metallhülse ein geschraubt sein, an deren äußerem Umfang zwei voneinander beabstan dete Kontakteile befestigt sind, die stirnseitig gegen einen Flansch des Sensorelementes schlagen. According to another embodiment of the invention, the sensor element also in the front end of a surface-insulated metal sleeve be screwed, on the outer circumference of two spaced apart Dete contact parts are attached, the face against a flange of the Beat the sensor element.
Ein derartiger Aufbau führt zu besonders schlanken Düsen, wie sie bei spielsweise für die dreidimensionale Werkstückbearbeitung erforderlich sind. In diesem Fall ist ein Kontaktteil mit dem Signalleitungsanschluß verbunden, während das andere Kontaktteil über den Widerstand mit dem weiteren Leitungsanschluß verbunden ist. Beide Kontaktteile stehen leicht über die Stirnseite der Metallhülse hinaus, damit eine einwandfreie elektrische Verbindung zur Sensorelektrode bzw. zum Sensorelement möglich ist.Such a structure leads to particularly slim nozzles, as in required for three-dimensional workpiece machining, for example are. In this case there is a contact part with the signal line connection connected, while the other contact part via the resistor with the further line connection is connected. Both contact parts are in place slightly beyond the face of the metal sleeve, so that a perfect electrical connection to the sensor electrode or to the sensor element is possible.
Nach einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Sensorele ment in das stirnseitige Ende einer oberflächenisolierten Metallhülse ein gesetzt, an deren äußeren Umfang zwei voneinander beabstandete Kon taktteile befestigt sind, die stirnseitig gegen einen Flansch des Sensorele mentes schlagen, wobei das Sensorelement mittels eines oberflächeniso lierten Überwurfelementes gehalten ist, das mit der Außenseite der Kon taktteile in Eingriff steht. Vorzugsweise sind die Metallhülse und das Überwurfelement aus eloxiertem Aluminium hergestellt. Sie tragen also an ihrer gesamten Oberfläche eine elektrisch isolierende Schicht. Dabei kann das Überwurfelement als Überwurfmutter ausgebildet sein, die auf die Außenseite der Kontaktteile aufgeschraubt ist. Eine Eloxalschicht ist auch im Bereich des Innengewindes der Überwurfmutter vorhanden. Im zuletzt genannten Fall kann das Sensorelement in die Metallhülse ledig lich hineingesteckt oder auch hineingeschraubt sein. Das Überwurfele ment kann auch eine Teflonbeschichtung oder Keramikbeschichtung tra gen.According to yet another embodiment of the invention, the sensor element is ment in the front end of a surface-insulated metal sleeve set, on the outer periphery of two spaced Kon clock parts are attached, the front against a flange of the Sensorele beat mentes, the sensor element using a surface iso Liert union element is held with the outside of the con clock parts is engaged. Preferably, the metal sleeve and the Union element made of anodized aluminum. So you wear an electrically insulating layer on its entire surface. Here the union element can be designed as a union nut, which on the outside of the contact parts is screwed on. An anodized layer is also present in the area of the internal thread of the union nut. in the the latter case, the sensor element can be single in the metal sleeve Lich inserted or screwed into it. The throwover Teflon coating or ceramic coating can also be used gene.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung nä her beschrieben. Es zeigen:The invention is na with reference to the drawing described here. Show it:
Fig. 1 eine Düse nach einem ersten Ausführungsbeispiel mit ei nem Widerstand zur Sensorelementerkennung, Fig. 1 a nozzle according to a first embodiment with egg nem resistance to the sensor element detection,
Fig. 2 eine Düse nach einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem Widerstand zur Sensorelementerkennung und ei nem Widerstand zur Düsenkennung, Fig. 2 shows a nozzle according to a second embodiment with a resistor to the sensor element detection and ei nem resistance to the nozzle identifier,
Fig. 3 einen Düsenkörper mit federnden Kontaktabschnitten für die erste und zweite Leitung, Fig. 3 is a nozzle body having resilient contact portions for the first and second conduit,
Fig. 4 einen Düsenkörper mit angesetztem Sensorelement und Fig. 4 shows a nozzle body with attached sensor element and
Fig. 5 im linken Abschnitt einen Düsenkörper mit einge schraubtem Sensorelement und im rechten Abschnitt ei nen Düsenkörper mit einem Sensorelement, das von einer Überwurfmutter gehalten wird. Fig. 5 in the left section a nozzle body with a screwed sensor element and in the right section egg NEN body with a sensor element which is held by a union nut.
Die Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Düse nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 1 shows the basic structure of a nozzle according to a first embodiment of the invention.
Die Düse 1 enthält einen Düsenkörper 2, der zum Beispiel aus Metall be steht. An der Spitze des Düsenkörpers 2 ist ein Isolationskörper 3 befe stigt, beispielsweise ein Keramikkörper. Dieser Isolationskörper 3 trägt wiederum an seiner Spitze ein Sensorelement 4, das beispielsweise aus Kupfer hergestellt ist. Durch den Keramikkörper 3 sind Düsenkörper 2 und Sensorelement 4 gegeneinander elektrisch isoliert.The nozzle 1 contains a nozzle body 2 , which is made of metal, for example. At the tip of the nozzle body 2 , an insulation body 3 is BEFE Stigt, for example a ceramic body. This insulation body 3 in turn carries a sensor element 4 at its tip, which is made of copper, for example. The nozzle body 2 and sensor element 4 are electrically insulated from one another by the ceramic body 3 .
Die gesamte Düse 1 weist einen nicht dargestellten Innenkanal auf, durch den ein Laserstrahl und gegebenenfalls Bearbeitungsgase zur Bearbei tung eines Werkstückes hindurchgeführt werden.The entire nozzle 1 has an inner channel, not shown, through which a laser beam and possibly machining gases for processing a workpiece are passed.
Eine Koaxialsteckerbuchse 5 befindet sich an einer Seitenwand des Sen sorkörpers 2. Die Koaxialsteckerbuchse 5 weist einen Signalleitungsan schluß 6 und einen weiteren Leitungsanschluß 7 auf. Mit der Koaxial steckerbuchse 5 ist von außen ein nicht dargestellter Koaxialstecker ver bindbar, der an einem Ende eines Koaxialkabels angeschlossen ist, dessen anderes Ende mit der Sensorelektronik verbunden ist. Der Mittelleiter des Koaxialkabels kommt dabei mit dem Signalleitungsanschluß 6 in Kontakt, während die Schirmung des Koaxialkabels mit dem weiteren Leitungsan schluß 7 in Verbindung steht. Die Schirmung kann beispielsweise auf Massepotential oder auf aktivem Potential liegen, wie bereits erwähnt.A coaxial connector socket 5 is located on a side wall of the sensor body 2 . The coaxial connector 5 has a signal line circuit 6 and a further line connection 7 . With the coaxial connector 5 , a coaxial connector (not shown) can be connected from the outside, which is connected to one end of a coaxial cable, the other end of which is connected to the sensor electronics. The center conductor of the coaxial cable comes into contact with the signal line connection 6 , while the shielding of the coaxial cable is connected to the further line connection 7 . The shielding can, for example, be at ground potential or at active potential, as already mentioned.
Zur kapazitiven Messung des Abstandes zwischen dem Sensorelement 4 und dem Werkstück wird von der Sensorelektronik über den Mittelleiter des Koaxialkabels sowie über den Signalleitungsanschluß 6 ein wechsel formiges Meßsignal (Meßspannung) zum Sensorelement 4 übertragen, das in herkömmlicher Weise ausgewertet wird. Beispielsweise läßt sich seine Amplitude zur Abstandsbestimmung erfassen, wenn es eine feste Frequenz aufweist.For capacitive measurement of the distance between the sensor element 4 and the workpiece, an alternating measurement signal (measurement voltage) is transmitted from the sensor electronics via the center conductor of the coaxial cable and via the signal line connection 6 to the sensor element 4 , which is evaluated in a conventional manner. For example, its amplitude can be determined for distance determination if it has a fixed frequency.
Die Übertragung des wechselformigen Meßsignals vom Signalleitungsan schluß 6 zum Sensorelement 4 erfolgt über eine erste Leitung 8, die sich vom Signalleitungsanschluß 6 zum Sensorelement 4 erstreckt und zum ei nen Teil innerhalb des Düsenkörpers 2 sowie zum anderen Teil innerhalb des Isolationskörpers 3 verläuft. Da der Isolationskörper 3 vom Düsenkör per 2 abnehmbar ist, befindet sich an der Verbindungsstelle ein erster Kontakt 9 zur Verbindung der beiden Leitungsabschnitte der ersten Lei tung 8. An der Spitze des Isolationskörpers 3 ist die erste Leitung 8 zu einer Kontaktfläche 10 erweitert, um einen guten elektrischen Kontakt zum Sensorelement 4 herstellen zu können.The transmission of the alternating measurement signal from the signal line circuit 6 to the sensor element 4 takes place via a first line 8 , which extends from the signal line connection 6 to the sensor element 4 and runs for part within the nozzle body 2 and for the other part within the insulation body 3 . Since the insulation body 3 can be removed from the nozzle body by 2 , there is a first contact 9 at the connection point for connecting the two line sections of the first line 8 . At the tip of the insulation body 3 , the first line 8 is expanded to a contact surface 10 in order to be able to make good electrical contact with the sensor element 4 .
Das Sensorelement 4 ist an einer im Abstand von der ersten Leitung 8 lie genden Stelle mit einer zweiten Leitung 11 in Kontakt, die ebenfalls im Iso lationskörper 3 verläuft. Diese zweite Leitung 11 ist an der Spitze des Iso lationskörpers 3 zu einer zweiten Kontaktfläche 12 erweitert, um einen gu ten Kontakt mit dem Sensorelement 4 herstellen zu können. Erste und zweite Kontaktfläche 10 und 12 können beispielsweise aus Silber beste hen. Das Sensorelement 4 bildet dabei praktisch eine Brücke zwischen diesen beiden Kontaktflächen 10 und 12.The sensor element 4 is at a distance from the first line 8 lying point in contact with a second line 11 , which also runs in the insulation body 3 . This second line 11 is expanded at the top of the insulation body 3 to a second contact surface 12 in order to be able to make good contact with the sensor element 4 . First and second contact surfaces 10 and 12 can be made of silver, for example. The sensor element 4 practically forms a bridge between these two contact surfaces 10 and 12 .
Das andere Ende der zweiten Leitung 11 wird über einen zweiten Kontakt 13, der zwischen dem Düsenkörper 2 und dem Isolationskörpers angeord net ist, in den Düsenkörper 2 hineingeführt und ist dort mit einem Ende eines Widerstandes 14 verbunden. Das andere Ende dieses Widerstandes 14 ist über einen weiteren Abschnitt der zweiten Leitung 11 zum Beispiel mit dem weiteren Leitungsanschluß 7 der Koaxialsteckerbuchse 5 verbun den. Statt mit dem zweiten Leitungsanschluß 7 kann dieses Ende der Lei tung 11 auch direkt mit dem Düsenkörper 2 verbunden sein, wenn dieser aus Metall besteht und ebenfalls auf Erd- bzw. Schirmpotential liegt.The other end of the second line 11 is inserted into the nozzle body 2 via a second contact 13 , which is arranged between the nozzle body 2 and the insulation body, and is connected there to one end of a resistor 14 . The other end of this resistor 14 is connected via a further section of the second line 11, for example to the further line connection 7 of the coaxial plug socket 5 . Instead of the second line connection 7 , this end of the line 11 can also be connected directly to the nozzle body 2 if it is made of metal and is also at ground or screen potential.
Um zu erkennen, ob das Sensorelement 4 in vorschriftsmäßiger Weise mit dem Isolationskörper 3 verbunden ist, wird von der Sensorelektronik über den Signalleitungsanschluß 6 ein Abfragestrom (Abfragespannung) gelie fert. Liegt eine ordnungsgemäße Verbindung des Sensorelementes 4 mit dem Isolationskörper 3 vor, so fließt dieser Abfragestrom vom Signallei tungsanschluß 6 über die erste Leitung 8, das Sensorelement 4, die zweite Leitung 11 und den Widerstand 14 zurück zu dem weiteren Leitungsan schluß 7 der Koaxialsteckerbuchse 5. Da die Größe des Widerstandes 14 und die der Abfragespannung bekannt sind, läßt sich auf diese Weise überprüfen, ob ein ordnungsgemäßer elektrischer Kontakt zwischen dem Sensorelement 4 und der ersten Kontaktfläche 10 bzw. der ersten Leitung 8 vorhanden ist. Ein derartiger Kontakt ist erforderlich, um eine einwand freie Abstandsregelung vornehmen zu können, oder allgemeiner eine ein wandfreie Abstandsmessung oder Prozeßkontrolle durchführen zu kön nen.In order to recognize whether the sensor element 4 is connected to the insulation body 3 in accordance with regulations, the sensor electronics supply a query current (query voltage) via the signal line connection 6 . Is there a proper connection of the sensor element 4 with the insulating body 3 , then this interrogation current flows from the signal line connection 6 via the first line 8 , the sensor element 4 , the second line 11 and the resistor 14 back to the further line connection 7 of the coaxial socket 5 . Since the size of the resistor 14 and that of the interrogation voltage are known, it can be checked in this way whether there is proper electrical contact between the sensor element 4 and the first contact surface 10 or the first line 8 . Such a contact is necessary in order to be able to carry out a perfect distance control, or more generally to be able to carry out a perfect distance measurement or process control.
Hat sich dagegen infolge von Vibrationen oder anderer Erscheinungen das Sensorelement 4 gelockert, oder ist es ganz aus dem Isolationskörper 3 herausgefallen, so werden die erste Leitung 8 und die zweite Leitung 11 nicht mehr durch das Sensorelement 4 überbrückt, so daß der Abfrage strom nicht mehr fließen kann. Dieser Zustand wird durch die Sensorelek tronik detektiert, die daraufhin ein Fehler- bzw. Alarmsignal erzeugt. Die ses Alarmsignal kann dazu benutzt werden, wenigstens den Laser auszu schalten, um eine Beschädigung des Werkstückes oder anderer Bauteile, beispielsweise der Optik oberhalb der Düse, zu verhindern.On the other hand, if the sensor element 4 has loosened as a result of vibrations or other phenomena, or if it has completely fallen out of the insulation body 3 , the first line 8 and the second line 11 are no longer bridged by the sensor element 4 , so that the interrogation current is no longer can flow. This state is detected by the sensor electronics, which then generates an error or alarm signal. This alarm signal can be used to switch off at least the laser in order to prevent damage to the workpiece or other components, for example the optics above the nozzle.
Wie bereits erwähnt, beeinflussen sich der Abfrage-Gleichstrom (Abfrage- Gleichspannung) und das wechselformige Meßsignal gegenseitig nicht, da die Meßkapazität zwischen dem Signalleitungsanschluß 6 bzw. Mittellei ter des Koaxialkabels und dem zu bearbeitenden Werkstück liegt, während der Widerstand letztlich zwischen dem Mittelleiter des Koaxialkabels bzw. dem Signalleitungsanschluß 6 und dem weiteren Leitungsanschluß 7 bzw. Schirmleiter zu liegen kommt. Da der Abstandsmeßwert nur aus dem wechselförmigen Meßsignal generiert wird, das entsprechend gefiltert werden kann, wird er durch die am Signalleitungsanschluß 6 liegende Gleichspannung bzw. Abfragespannung nicht beeinflußt.As already mentioned, the interrogation direct current (interrogation direct voltage) and the alternating measurement signal do not influence one another, since the measurement capacitance lies between the signal line connection 6 or the central conductor of the coaxial cable and the workpiece to be machined, while the resistance ultimately lies between the central conductor of the Coaxial cable or the signal line connection 6 and the further line connection 7 or shield conductor comes to rest. Since the distance measurement value is generated only from the alternating measurement signal, which can be filtered accordingly, it is not influenced by the DC voltage or interrogation voltage at the signal line connection 6 .
In der Fig. 2 ist eine Düse nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Er findung dargestellt. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind mit den gleichen Be zugszeichen versehen und werden nicht nochmals beschrieben. In FIG. 2, a nozzle is shown He invention according to a second embodiment. The same parts as in Fig. 1 are provided with the same reference numerals and will not be described again.
Bei der Düse nach Fig. 2 befindet sich zwischen dem Signalleitungsan schluß 6 und dem weiteren Leitungsanschluß 7 der Koaxialsteckerbuchse 5 ein Kennungswiderstand 15, der praktisch parallel zu der Reihenschal tung liegt, die aus Widerstand 14 und einem Schalter besteht, der durch die Elemente 4, 10 und 12 gebildet ist.In the nozzle according to FIG. 2, 6 and the other lead terminal 7 5 is located between the Signalleitungsan end of the coaxial plug an identification resistor 15 which is virtually parallel to the row TIC consisting of resistor 14 and a switch which, by the elements 4 10 and 12 is formed.
Durch die Kombination der Widerstände 14 und 15 lassen sich verschiede ne Zustande der Düse ermitteln, und zwar durch Überprüfung des Abfra ge-Gleichstroms durch die Sensorelektronik.By combining the resistors 14 and 15 , various states of the nozzle can be determined by checking the direct current demand through the sensor electronics.
Ist keine Düse 1 mit dem Koaxialkabel über die Koaxialsteckerbuchse 5 verbunden, so fließt kein Abfragestrom, was die Sensorelektronik veran laßt, ein Alarmsignal zu erzeugen und die gesamte Anlage stillzusetzen. Ist dagegen die Düse 1 mit dem Koaxialkabel bzw. der Sensorelektronik ver bunden, hat sich jedoch das Sensorelement 4 am Isolationskörper 3 ge lockert oder sich von diesem gelöst, so ist eine ordnungsgemäße Abstands messung bzw. Abstandsregelung nicht mehr möglich. In diesem Fall wird die Größe des Sensorstromes nur durch den Kennungswiderstand 15 be stimmt, so daß sich ein zweites Fehlersignal erzeugen läßt, das den fehler haften Betriebszustand des Sensorelements 4 angibt. Bei ordnungsgemä ßer Verbindung von Sensorelement 4 und Isolationskörper 3 wird dagegen der Abfragestrom durch die Kombination der Widerstände 14 und 15 fest gelegt, so daß in diesem Fall kein Fehlersignal generiert wird.If no nozzle 1 is connected to the coaxial cable via the coaxial plug socket 5 , no interrogation current flows, which causes the sensor electronics to generate an alarm signal and to shut down the entire system. On the other hand, if the nozzle 1 with the coaxial cable or the sensor electronics is connected, however, the sensor element 4 on the insulating body 3 has loosened or detached from it, then a proper distance measurement or distance control is no longer possible. In this case, the size of the sensor current is determined only by the identification resistor 15 , so that a second error signal can be generated which indicates the faulty operating state of the sensor element 4 . With proper connection of sensor element 4 and insulation body 3 , however, the interrogation current is fixed by the combination of resistors 14 and 15 , so that in this case no error signal is generated.
Wie bereits erwähnt, läßt sich der Isolationskörper 3 vom Düsenkörper 2 abnehmen, so daß Kontakte zur Verbindung der jeweiligen Leitungsab schnitte von erster und zweiter Leitung 8 bzw. 11 vorhanden sein müssen. Diese Kontaktabschnitte werden durch die Kontakte 9 und 13 gebildet, die zum Beispiel federnd ausgelegt sein können. Es lassen sich somit ver schiedene Isolationskörper 3 mit unterschiedlichen Sensorelementen 4 an den Düsenkörper 2 ansetzen, wobei die Isolationskörper 3 an der dem Dü senkörper 2 gegenüberliegenden Flache alle gleich ausgebildet sind.As already mentioned, the insulation body 3 can be removed from the nozzle body 2 , so that contacts for connecting the respective line sections of the first and second lines 8 and 11 must be present. These contact sections are formed by the contacts 9 and 13 , which can be designed to be resilient, for example. It can thus be different insulation body 3 with different sensor elements 4 attached to the nozzle body 2 , the insulation body 3 on the nozzle body 2 opposite surface all being of the same design.
Die Fig. 3 zeigt den genaueren Aufbau des Düsenkörpers 2. Gleiche Teile wie in den Fig. 1 und 2 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 3 shows the more detailed structure of the nozzle body 2. The same parts as in FIGS. 1 and 2 are provided with the same reference numerals.
Der Düsenkörper 2 besteht im wesentlichen aus einem konisch verlaufen den Düsenteil 16, das aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise aus Stahl, hergestellt ist. Am äußeren Umfang des dickeren Endes des Dü senteils 16 befindet sich eine Befestigungshülse 17, die außen zylindrisch ausgebildet ist und ein Außengewinde 18 trägt. Düsenteil 16 und Befesti gungshülse 17 sind fest miteinander verbunden, so daß die gesamte Düse über das Außengewinde 18 in eine Halterung eingeschraubt werden kann.The nozzle body 2 consists essentially of a conical nozzle part 16 , which is made of electrically conductive material, for example steel. On the outer periphery of the thicker end of the nozzle part 16 there is a fastening sleeve 17 , which is cylindrical on the outside and carries an external thread 18 . Nozzle part 16 and fastening sleeve 17 are firmly connected to one another so that the entire nozzle can be screwed into a holder via the external thread 18 .
Am spitzen Ende des Düsenteils 16 befindet sich umfangsseitig ein ring förmiger Kanal 19, der zur Aufnahme elektrischer Leitungen dient. In die Außenwandung 20 des ringförmigen Kanals 19 ist die Koaxialstecker buchse 5 (siehe Fig. 1 und 2) eingesetzt, die außen mit einem Koaxial kabel verbindbar ist. Der ringförmige Kanal 19 besteht ebenfalls aus elek trisch leitendem Material, wobei der weitere Leitungsanschluß 7 der Ko axialsteckerbuchse 5 direkt mit der Außenwandung 20 in elektrischem Kontakt steht. Auf diese Weise wird das Schirmpotential an den ringförmi gen Kanal 19 und über diesen an das Düsenteil 16 gelegt. Düsenteil 16 und ringförmiger Kanal 19 stehen beispielsweise über ein Außengewinde 21 des Düsenteils 16 in elektrisch leitender Verbindung, auf das der ringför mige Kanal 19 aufgeschraubt ist.At the tip end of the nozzle part 16 there is a ring-shaped channel 19 on the circumferential side, which serves to receive electrical lines. In the outer wall 20 of the annular channel 19 , the coaxial connector socket 5 (see FIGS . 1 and 2) is used, which can be connected to the outside with a coaxial cable. The annular channel 19 is also made of electrically conductive material, the further line connection 7 of the Ko axial plug socket 5 being in direct electrical contact with the outer wall 20 . In this way, the shielding potential is applied to the annular channel 19 and via this to the nozzle part 16 . Nozzle part 16 and annular channel 19 are, for example, via an external thread 21 of the nozzle part 16 in an electrically conductive connection, onto which the ring-shaped channel 19 is screwed.
In die Bodenfläche 22 des ringförmigen Kanals 19 sind die Kontakte 9 und 13 schräg nach unten weisend eingelassen. Die Kontakte 9 und 13 sind ge genüber dem ringförmigen Kanal 19 bzw. der Bodenfläche 22 elektrisch isoliert, und zwar über Isolierhülsen 23, in denen die Kontakte 9 und 13 zu liegen kommen. Die Kontakte 9 und 13 weisen an ihrer der Düsenspitze zu gewandten Stirnfläche jeweils ein federndes Kontaktelement 24 auf, daß in Axialrichtung der Kontakte 9 und 13 verschiebbar ist.The contacts 9 and 13 are embedded in the bottom surface 22 of the annular channel 19 , pointing obliquely downward. The contacts 9 and 13 are ge electrically isolated from the annular channel 19 and the bottom surface 22 , namely via insulating sleeves 23 , in which the contacts 9 and 13 come to rest. The contacts 9 and 13 each have a resilient contact element 24 on their end face facing the nozzle tip, which is displaceable in the axial direction of the contacts 9 and 13 .
An den den Kontaktelementen 24 gegenüberliegenden Stirnflächen der Kontakte 9 und 13 sind mit diesen die Abschnitte von erster und zweiter Leitung 8 und 11 verbunden. Der Abschnitt der Leitung 8 in Fig. 3 ist un mittelbar mit dem Signalleitungsanschluß 6 der Koaxialsteckerbuchse 5 verbunden, während der Abschnitt der Leitung 11 in Fig. 3 mit einem Ende des in Fig. 3 nicht dargestellten Widerstandes 14 verbunden ist. Der Rest der elektrischen Schaltung ist entweder entsprechend der Fig. 1 oder der Fig. 2 aufgebaut. The sections of the first and second lines 8 and 11 are connected to the end faces of the contacts 9 and 13 opposite the contact elements 24 . The section of the line 8 in Fig. 3 is un indirectly connected to the signal line connection 6 of the coaxial socket 5 , while the section of the line 11 in Fig. 3 is connected to one end of the resistor 14 , not shown in Fig. 3. The rest of the electrical circuit is constructed either in accordance with FIG. 1 or FIG. 2.
An der Spitze des Düsenkörpers 2 ist ein Ansatz 25 vorhanden, auf den der Isolationskörper 3 aufsetzbar ist. Ferner befindet sich ein zylindrischer Ansatz 26 an der unteren Seite der Bodenfläche 22. Dieser Ansatz 26 weist ein Außengewinde 27 auf, auf das eine in Fig. 4 dargestellte Überwurfmut ter aufschraubbar ist, um den Isolationskörper 3 am Düsenkörper 2 zu be festigen, wie noch ausgeführt wird.At the tip of the nozzle body 2 there is an extension 25 onto which the insulation body 3 can be placed. There is also a cylindrical extension 26 on the lower side of the bottom surface 22 . This approach 26 has an external thread 27 on which a union nut shown in FIG. 4 can be screwed on in order to secure the insulation body 3 on the nozzle body 2 , as will be explained.
Die Fig. 4 zeigt den Düsenkörper 2 nach Fig. 3 mit daran angesetztem Sen sorelement 4. FIG. 4 shows the nozzle body 2 according to FIG. 3 with sensor element 4 attached thereto.
Der Düsenkörper 2 wird beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 beispiels weise mit Hilfe eines Flansches 28 gehalten, der auf das Außengewinde 18 aufgeschraubt wird, nachdem der Düsenkörper mit seiner Befestigungs hülse 17 durch eine geeignete Öffnung eines nicht dargestellten Trägerele ments geschoben worden ist.The example of FIG. 4, the nozzle body 2 is held, for example, by means of a flange 28 which is screwed onto the external thread 18 after the nozzle body with its fastening sleeve 17 has been pushed through a suitable opening of a carrier element (not shown).
Wie die Fig. 4 erkennen läßt, ist auf den Ansatz 25 des Düsenkörpers 2 der Isolationskörper 3 aufgesetzt, der zum Beispiel aus Keramik besteht. Mit Hilfe einer Überwurfmutter 29 wird dieser Isolationskörper 3 gegen den Düsenkörper 2 bzw. Ansatz 25 gezogen, wozu die Überwurfmutter 29 über einen Flansch 30 des Isolationskörpers 3 greift und andererseits auf das Außengewinde 27 des zylindrischen Ansatzes 26 aufgeschraubt ist. Der Isolationskörper 3 weist eine axiale Durchgangsbohrung auf, die an seiner Spitze mit einem Innengewinde 31 versehen ist. In dieses Innengewinde 31 ist mit einem entsprechenden Außengewinde das Sensorelement 4 hinein geschraubt, das zum Beispiel aus Kupfer besteht. Das Sensorelement 4 weist eine axiale Durchgangsöffnung 32 auf, durch die der Laserstrahl und gegebenenfalls ein Bearbeitungsgas hindurchtreten.As can be seen in FIG. 4, the insulation body 3 , which consists for example of ceramic, is placed on the extension 25 of the nozzle body 2 . With the aid of a union nut 29 , this insulation body 3 is drawn against the nozzle body 2 or extension 25 , for which purpose the union nut 29 engages over a flange 30 of the insulation body 3 and, on the other hand, is screwed onto the external thread 27 of the cylindrical extension 26 . The insulation body 3 has an axial through hole which is provided with an internal thread 31 at its tip. The sensor element 4 , which consists for example of copper, is screwed into this internal thread 31 with a corresponding external thread. The sensor element 4 has an axial through opening 32 through which the laser beam and possibly a processing gas pass.
Die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktelementen 24 der Kon takte 9 und 13 einerseits und dem Sensorelement 4 andererseits erfolgt durch Abschnitte der ersten und zweiten Leitung 8 und 11, die innerhalb des Isolationskörpers 3 verlaufen. Zu diesem Zweck befinden sich inner halb des Isolationskörpers 3 zum Beispiel aneinander gegenüberliegen den Seiten Hohlkanäle, durch die die Leitungen 8 und 11 hindurchgezogen sind. An den Austrittsflächen der Hohlkanäle sind die Leitungen 8 und 11 zu Kontaktflächen erweitert, die in Fig. 4 mit den Bezugszeichen 10 und 12 bezeichnet sind. Auch an den gegenüberliegenden Enden dieser Leitungs abschnitte können derartige Kontaktflächen vorhanden sein, gegen die dann die Kontaktelemente 24 drücken. Die Kontaktflächen 10 und 12 be finden sich an der unteren Stirnseite des Isolationskörpers 3 und kommen in Kontakt mit dem Sensorelement 4, wenn dieses fest in das Innengewinde 31 hineingeschraubt ist und gegen die Stirnfläche des Isolationskörpers 3 drückt. Sollte sich das Sensorelement 4 aus irgendeinem Grunde lockern oder vom Isolationskörper 3 abfallen, so öffnet sich der Leitungskontakt zwischen dem Sensorelement 4 und den Kontaktflächen 10 und 12, was zur Unterbrechung des Stromkreises für den Abfragestrom führt. Es wird dann das bereits erwähnte Fehlersignal generiert.The electrical connection between the contact elements 24 of the contacts 9 and 13 on the one hand and the sensor element 4 on the other hand is made by sections of the first and second lines 8 and 11 which run within the insulating body 3 . For this purpose, there are inner half of the insulating body 3, for example, opposite each other, the sides of the hollow channels through which the lines 8 and 11 are pulled. At the exit surfaces of the hollow channels, the lines 8 and 11 are expanded to contact surfaces, which are designated by the reference numerals 10 and 12 in FIG. 4. Such contact surfaces can also be present at the opposite ends of these line sections, against which the contact elements 24 then press. The contact surfaces 10 and 12 be found on the lower end face of the insulating body 3 and come into contact with the sensor element 4 when it is screwed tightly into the internal thread 31 and presses against the end face of the insulating body 3 . Should the sensor element 4 loosen for some reason or fall off the insulation body 3 , the line contact between the sensor element 4 and the contact surfaces 10 and 12 opens, which leads to the interruption of the circuit for the interrogation current. The error signal already mentioned is then generated.
Das Fehlersignal wird auch dann erzeugt, wenn beispielsweise versehent lich die Düse gegen ein Hindernis gefahren wird und infolgedessen der Ke ramikkörper 3 zerbricht.The error signal is also generated if, for example, the nozzle is accidentally driven against an obstacle and, as a result, the ceramic body 3 breaks.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßem Düse ist in der Fig. 5 gezeigt.Another embodiment of a nozzle according to the invention is shown in FIG. 5.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Sensorelement 4a in das stirnseiti ge Ende einer oberflächenisolierten Metallhülse hineingeschraubt, die das Bezugszeichen 33 trägt. Zu diesem Zweck trägt ein Ansatz 4b des Sensore lements 4a ein Außengewinde 34, das in ein Innengewinde 35 der Metall hülse 33 greift. Auf dem Außenumfang der Metallhülse 33 befinden sich an gegenüberliegenden Seiten metallische Kontaktteile 36, 37, die gegenein ander isoliert und mit der Metallhülse 33 fest verbunden sind. Die Kon taktteile 36 und 37 sind auch gegenüber der Metallhülse 33 elektrisch iso liert, die ihrerseits gegenüber dem Sensorelement 4a elektrisch isoliert ist, und zwar durch die isolierende Oberflächenbeschichtung, die beispiels weise eine Eloxalschicht sein kann, wenn das Element 33 aus Aluminium besteht. Die metallischen Kontaktteile 36 und 37 ragen etwas über die stirnseitige Endfläche der Metallhülse hinaus und schlagen gegen einen Flansch 4c des Sensorelementes 4a, wenn dieses ganz in die Metallhülse 33 hineingeschraubt ist. Ferner sind die metallischen Kontaktteile 36 und 37 jeweils über die ersten bzw. zweiten Leitungen 8 und 11 in derselben Weise verschaltet, wie dies in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Löst sich das Sensorelement 4a von der Metallhülse 33, so hebt sich der Flansch 4c von den Spitzen der Kontaktteile 36 und 37 ab, was zur Stromkreisunter brechung führt, und damit zur Erzeugung des bereits erwähnten Fehler signals.In this embodiment, a sensor element 4 a is screwed into the front end of a surface-insulated metal sleeve bearing the reference numeral 33 . For this purpose, an approach 4 b of the sensor element 4 a carries an external thread 34 which engages in an internal thread 35 of the metal sleeve 33 . On the outer circumference of the metal sleeve 33 there are metallic contact parts 36 , 37 on opposite sides, which are insulated against each other and are firmly connected to the metal sleeve 33 . The contact parts 36 and 37 are also electrically insulated from the metal sleeve 33 , which in turn is electrically insulated from the sensor element 4 a, namely by the insulating surface coating, which can be an anodized layer, for example, if the element 33 is made of aluminum. The metallic contact parts 36 and 37 protrude somewhat beyond the end face of the metal sleeve and strike a flange 4 c of the sensor element 4 a when it is screwed completely into the metal sleeve 33 . Furthermore, the metallic contact parts 36 and 37 are connected in each case via the first and second lines 8 and 11 in the same way as is shown in FIGS. 1 and 2. Detaches the sensor element 4 a from the metal sleeve 33 , the flange 4 c stands out from the tips of the contact parts 36 and 37 , which leads to circuit breakage, and thus to generate the error signal already mentioned.
Die metallische Hülse 33 selbst kann auch auf Schirm- bzw. Erdpotential liegen, ebenso wie eine äußere Hülse 38, die die Hülse 33 und die Kontakt teile 36 und 37 konzentrisch umgibt. Zur Stabilisierung der Anordnung in nerhalb der äußeren Hülse 38 kann zwischen ihr und den Kontaktteilen 36 und 37 eine weitere Hülse 39 vorhanden sein, die eine elektrisch isolieren de Oberflächenbeschichtung trägt, um einen Kurzschluß zwischen der äu ßeren Hülse 38 und den Kontakthaltern 36 und 37 zu verhindern. Diese weitere Hülse 39 kann ebenfalls eine eloxierte Aluminiumhülse sein, die den Spalt zwischen den äußeren Kontaktteilen 36 und 37 und der äußeren Hülse 38 ausfüllt.The metallic sleeve 33 itself can also be at screen or earth potential, as well as an outer sleeve 38 which surrounds the sleeve 33 and the contact parts 36 and 37 concentrically. To stabilize the arrangement within the outer sleeve 38 , a further sleeve 39 may be present between it and the contact parts 36 and 37 , which carries an electrically insulating surface coating to prevent a short circuit between the outer sleeve 38 and the contact holders 36 and 37 prevent. This further sleeve 39 can also be an anodized aluminum sleeve which fills the gap between the outer contact parts 36 and 37 and the outer sleeve 38 .
Die Kontaktteile 36 und 37 können beispielsweise auf den Außenumfang der Metallhülse 33 aufgeklebt sein.The contact parts 36 and 37 can, for example, be glued to the outer circumference of the metal sleeve 33 .
Im Bereich des Sensorelementes 4a zeigt die Fig. 5 im rechten Teil eine wei tere Ausgestaltung der Erfindung. So kann das Sensorelement 4a durch eine Überwurfmutter 40 gegen die Spitze der Hülse 33 gezogen werden. Da zu hintergreift die Überwurfmutter 40 den Flansch 4c und wird mit einem nicht dargestellten Innengewinde auf ein spitzenseitiges Außengewinde der metallischen Kontaktteile 36 und 37 aufgeschraubt. Die Überwurf mutter 40 trägt wenigstens im Berührungsbereich mit dem Sensorelement 4a und den Kontaktteilen 36 und 37 eine elektrisch isolierende Oberflä chenbeschichtung, beispielsweise eine Eloxalschicht, wenn sie aus Alu minium besteht. Bei Verwendung der Überwurfmutter 40 kann das Sen sorelement 4a auch nur in die Hülse 33 eingesteckt sein, ohne daß dann dort ein Gewinde vorhanden sein muß.In the area of the sensor element 4 a, FIG. 5 shows in the right part a further embodiment of the invention. Thus, the sensor element 4 a can be pulled through a union nut 40 against the tip of the sleeve 33 . Since the coupling nut 40 engages behind the flange 4 c and is screwed onto an external thread of the metallic contact parts 36 and 37 with an internal thread (not shown). The union nut 40 carries at least in the contact area with the sensor element 4 a and the contact parts 36 and 37 an electrically insulating surface coating, for example an anodized layer, if it consists of aluminum. When using the union nut 40 , the sensor element 4 a can also only be inserted into the sleeve 33 without a thread then having to be present there.
In der Fig. 5 ist ein Werkstück mit dem Bezugszeichen 41 versehen. Ein La serstrahl durchsetzt die gesamte Düse und tritt durch einen Kanal 42 aus der Spitze des Sensorelements 4a aus. Der Laserstrahl trägt das Bezugs zeichen L. Seine Fokussierungsoptik (nicht dargestellt) befindet sich im Eingangsbereich der Düse.In FIG. 5, a workpiece is denoted by the reference numeral 41. A laser beam passes through the entire nozzle and exits through a channel 42 from the tip of the sensor element 4 a. The laser beam bears the reference symbol L. Its focusing optics (not shown) are located in the entrance area of the nozzle.
Claims (12)
- - einem Düsenkörper (2),
- - einem an der Spitze des Düsenkörpers (2) angeordneten Sensorele ment (4, 4a) zur berührungslosen Messung,
- - einem Signalleitungsanschluß (6),
- - einem weiteren Leitungsanschluß (7) und
- - einer ersten Leitung (8), über die das Sensorelement (4, 4a) mit dem Signalleitungsanschluß (6) in Kontakt steht,
- - a nozzle body ( 2 ),
- - A sensor element ( 4 , 4 a) arranged at the tip of the nozzle body ( 2 ) for non-contact measurement,
- - a signal line connection ( 6 ),
- - Another line connection ( 7 ) and
- - A first line ( 8 ), via which the sensor element ( 4 , 4 a) is in contact with the signal line connection ( 6 ),
- - das Sensorelement (4, 4a) an einer im Abstand von der ersten Leitung (8) liegenden Stelle mit einer zweiten Leitung (11) in Kontakt steht und
- - die zweite Leitung (11) über einen Widerstand (14) mit dem weiteren Leitungsanschluß (7) verschaltet ist.
- - The sensor element ( 4 , 4 a) is in contact with a second line ( 11 ) at a distance from the first line ( 8 ) and
- - The second line ( 11 ) is connected via a resistor ( 14 ) to the further line connection ( 7 ).
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE4201640A DE4201640C1 (en) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Nozzle for processing workpiece e.g. by laser beam - consists of nozzle body with sensor element of e.g. copper@ attached to insulating body for contactless measurement |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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| DE4201640A Expired - Fee Related DE4201640C1 (en) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | Nozzle for processing workpiece e.g. by laser beam - consists of nozzle body with sensor element of e.g. copper@ attached to insulating body for contactless measurement |
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| DE (1) | DE4201640C1 (en) |
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